Download miễn phí Tính toán kiểm tra nhiệt nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp
Lời nói đầu
Để đáp ứng tăng trưởng kinh tế cao trong giai đoạn hiện nay củng như đảm bảo an ninh năng lượng cần phát triển mạnh việc sản xuất điện nói chung và các nhà máy nhiệt điện nói riêng
Nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp (Combined cycles power plant – CCPP) ra đời trong những năm gần đây, với công nghệ tiến nó đã phát triển nhanh chóng và được chuyển giao khắp thế giới. Quy hoạch phát triển điện lực quốc gia giai đoạn 2006 –2015 có xét đến 2025, Chính phủ củng đã ưu tiên phát triển loại nhà máy điện này.
Vì vậy cần đánh giá một cách toàn diện về Nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp để xây dựng hợp lý và khai thác tối đa hiệu quả của nó. Xuất phát từ yêu cầu đó tui được giao nhiệm vụ cho đồ án Tốt nghiệp là “ Tính Toán Kiểm Tra Nhiệt Nhà Máy Nhiệt Điện Chu Trình Hỗn Hợp” để đánh giá hiệu suất nhiệt của nó.
Bằng nổ lực bản thân cùng với sự hướng dẫn tận tình của TS Trần Thanh Sơn và các Kỹ sư ở các nhà máy điện Cà Mau 1, Phú Mỹ 3, tui đã hoàn thành đề tài với các phần chính sau:
- Chương 1: Khái quát chung
- Chương 2: Nguyên lý nhiệt động chu trình hỗn hợp trong nhà máy nhiệt điện
- Chương 3: Các thành phần thiết bị chính của nhà máy nhiệt điện CCPP
- Chương 4: Tính toán kiểm tra nhiệt nhà máy nhiệt điện Cà Mau 1
1.1 Giới thiệu về điện năng
Năng lượng điện ngày càng đóng vai trò quan trọng trên thế giới, là nhu cầu không thể thiếu cho xã hội phát triển. Dựa vào khả năng sản suất và tiêu thụ điện năng mà ta có thể đánh giá được phần nào về sự phát triển của nền công nghiệp nước đó. Điện năng được sản xuất theo nhiều cách khác nhau và tuỳ theo loại năng lượng chuyển hoá thành điện năng mà người ta chia ra các loại nhà máy điện như:
- Nhà máy nhiệt điện
- Nhà máy thuỷ điện
- Nhà máy điện nguyên tử
- Nhà máy phong điện (dùng sức gió)
- Nhà máy điện năng lượng mặt trời
- …
Hiện nay phổ biến nhất là nhà máy nhiệt điện ở đó nhiệt năng khi đốt các nhiên liệu hữu cơ như: than, dầu, khí đốt…được biến đổi thành điện năng. Trên thế giới hiện nay 70% lượng điện được sản xuất bởi các nhà máy nhiệt điện. Riêng ở Việt Nam lượng điện năng do các nhà máy nhiệt điện sản xuất ra củng chiếm hơn 55 % lượng điện toàn quốc. nhưng còn phụ thựôc vào nguồn nhiên liệu dự trữ sẵn có, điều kiện kinh tế củng như sự phát triển của khoa học kỹ thuật.
Trong những thập kỷ gần đây nhu cầu về nhiên liệu lỏng trong công nghiệp, giao thông vận tải và sinh hợt ngày càng tăng, trong khi trữ lượng các mỏ dầu đang giảm dần. Do đó người ta đã hạn chế dùng nhiên liệu lỏng cho các nhà máy nhiệt điện, mà chủ yếu sủa dụng nhiên liệu rắn và nhiên liệu khí làm những nhiên liệu chính của nhà máy nhiệt điện.
1.2 Phân loại nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hưu cơ có thể chia ra các loại sau:
• Phân loại theo nhiên liệu sử dụng:
- Nhà máy đốt nhiên liệu rắn
- Nhà máy đốt nhiên liệu lỏng
- Nhà máy đốt nhiên liệu khí
- Nhà máy đốt hai hay ba laoi nhiên liệu trên (hỗn hợp)
• Phân loại theo tuabin máy phát:
- Nhà máy nhiệt điện tuabin hơi
- Nhà máy nhiệt điện tuabin khí
- Nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp tuabin khí-hơi
• Phân loại theo dạng năng lượng được cấp đi:
- Nhà máy nhiệt điện ngưng hơi: chỉ sản xuất điện
- Trung tâm nhiệt điện: cung cấp cả điện và nhiệt
• Phân loại theo kết cấu công nghệ
- Nhà máy nhiệt điện kiểu khối
- Nhà máy nhiệt điện kiểu không khối
• Phân loại theo tính chất mang tải
- Nhà máy nhiệt điện phụ tải gốc, có số giờ sử dụng công suất đặt hơn 5.103 giờ
- Nhà máy nhiệt điện phụ tải giữa, có số giờ sử dụng công suất đặt khoảng (3 – 4).103 giờ
- Nhà máy nhiệt điện phụ tải đỉnh, có số giờ sử dụng công suất đặt khoảng 1500 giờ
1.3 Khái quát chung về nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp tuabin khí - hơi
Các tài liệu khoa học thường đưa ra đề nghị kết hợp hai hay nhiều chu trình nhiệt với nhau trong một nhà máy nhiệt điện, với mục đích làm tăng hiệu suất so với các chu trình đơn. Về mặt lý thuyết hiệu suất nhiệt khi kết hợp các quá trình nhiệt với nhau dù chúng có hoạt động trong cùng điều kiện làm việc hay khác nhau hay không. Tuy nhiên sự kết hợp giữa các chu trình có điều kiện làm việc làm việc khác nhau thường được quan tâm nhiều hơn vì thuận lợi của chúng là có thể bổ sung cho nhau.
Thông thường các chu trình được đặt ở “đầu” và “cuối” của chu trình chung. “Chu trình đầu” là chu trình đầu tiên mà hầu như nhiệt lượng được cấp ở chu trình này, nhiệt thải của nó sinh ra được sử dụng cho quá trình kế tiếp có nhiệt độ làm việc thấp hơn vì thế có thể gọi là “ chu trình cuối”.
Việc chọn lựa hợp lý điều kiện làm việc giúp tạo ra khả năng một chu trình toàn diện với các quá trình nhiệt động tối ưu của nhiệt lượng ở dãi nhiệt độ cao và nhiệt thừa trao đổi ở môi trường mức nhiệt độ thấp nhất có thể có. Thường chu trình đầu và chu trình cuối đi theo cặp trong một bộ (hệ thống) biến đổi nhiệt.
Quay trở lại hiện tại chỉ một chu trình hỗn hợp được công nhận rộng rải nhiều nơi đó là nhà máy nhiệt điện hỗn hợp tuabin khí/ tuabin hơi. Bởi vì nhà máy loại này sử dụng được hầu hết các nhiên liệu hóa thạch (đặc biệt là nhiên liệu lỏng hay khí). Hình vẽ 1 sơ đồ đơn giản cho việc lắp đặt một hệ thống loại này, trong đó một chu trình mở tuabin khí kèm theo sau bởi một quá trình hơi. Nhiệt thừa từ tuabin khí được dùng để sản sinh hơi cấp cho tuabin hơi.
Hình 1.1: Sơ đồ đơn giản hệ thống nhà máy nhiệt điện chu trình hỗn hợp tuabin khí-hơi
1 – Máy nén 2 – Tuabin khí
3 – Thiết bị sinh hơi 4 – Tuabin hơi
5 - Thiết bị ngưng tụ 6 - Cửa cấp nhiên liệu tuabin khí
Những kiểu kết hợp khác có thể được ứng dụng như là quá trình bay hơi thủy ngân, hay chu trình bay hơi , hấp thụ nước trong dung môi hấp phụ (dung dịch kim loại Li/Br) hay hơi NH3.
- Quá trình bay hơi thủy ngân thi không còn ứng dụng nhiều kể từ khi nhà máy nhiệt điện hơi đối lưu đã đạt được hiệu suất cao hơn nó.
- Môi chất hấp phụ hay hơi amoniac thì có những ưu điểm hơn so với nước ở dải nhiệt độ thấp như thiết bị gọn hơn, không gây ẩm ướt. Tuy nhiên chúng có nhược điểm là vốn đầu tư đắt, ảnh hưởng tới môi trường .v.v. là trở ngại lớn để thay thế cho quá trình hơi trong chu trình hỗn hợp của nhà máy nhiệt điện.
Chúng ta đi đến kết luận rằng phương án kết hợp một chu trình mở của tuabin khí với một chu trình nước/hơi thì có hiệu quả nhất. Tất nhiên một số trường hợp áp dụng đặc biệt có thể sử dụng riêng mỗi chu trình tuabin khí trong ngắn hạn.
Hai lý do chính để chu trình hỗn hợp tuabin khí/ tuabin hơi dược áp dụng rộng rãi hơn so với các chu trình hỗn hợp khác trong nhà máy nhiệt điện.
- Sử dụng chính các thiết bị đã có sẳn trong nhà máy nhiệt điện vận hành chu trình đơn. Vì thế tiết kiệm được vốn đầu tư
- Không khí là một môi chất tương đối an toàn, sạch và rẻ có thể được sử dụng trong các tuabin khí hiện đại có mức nhiệt độ cao hơn (>10000C). Vì thế cung cấp được điều kiện tối ưu cho “chu trình đầu”.
Ngoài ra quá trình hơi sử dụng nước củng là môi chất kinh tế và dễ kiếm, nhưng nên dùng ở phạm vi nhiệt độ trung bình và thấp. Nhiệt độ nhiệt thừa từ tuabin khí hiện đại ngày nay rất thuận lợi cho quá trình hơi. Vì lẽ đó hoàn toàn có lý khi sử dụng quá trình hơi làm chu “trình cuối”. Thật ra trong lịch sử phát triển tuabin khí đã đề cập đến việc kết hợp tuabin khí/ tuabin hơi nhưng ứng dụng một cách rộng rãi chỉ mới những năm gần đây khi tuabin khí đạt đựơc nhiệt độ vào đạt được giá trị có thể tạo ra một hiệu suất chu trình khá cao.
20ky9FGeIKA5ZYh
